p Uma jornada em direção ao mar, apoiado pela NASA e pela National Science Foundation, partiu no norte do Atlântico no início de maio, a sequência de uma expedição complementar, co-financiado pela NSF, que aconteceu no norte do Pacífico em 2018. p A implantação de 2021 da campanha oceanográfica de campo da NASA, denominado Processos de Exportação no Oceano por Sensoriamento Remoto (EXPORTS), consiste em 150 cientistas e equipes de mais de 30 governamentais, universidades e instituições não governamentais privadas. A equipe está espalhada por três navios de pesquisa oceanográfica, que se encontrará em águas internacionais a oeste da Irlanda sobre a planície subaquática do Abissal Porcupine. Em toda a campanha de campo, os cientistas estarão implantando uma variedade de instrumentos a bordo dos três navios:o RRS James Cook e o RRS Discovery, operado pelo National Oceanography Centre em Southampton, REINO UNIDO, além de um terceiro navio fretado pelo projeto Ocean Twilight Zone do Woods Hole Oceanographic Institution e operado pela Marine Technology Unit em Vigo, Espanha. Um total de 52 plataformas de alta tecnologia, incluindo vários veículos autônomos, estará fazendo medições e coletando dados continuamente.

p Grande parte da ciência se concentra no papel do oceano no ciclo global do carbono. Por meio de processos químicos e biológicos, o oceano remove tanto carbono da atmosfera quanto toda a vida vegetal terrestre. Os cientistas esperam explorar ainda mais os mecanismos da bomba biológica do oceano - o processo pelo qual o carbono da atmosfera e da superfície do oceano é sequestrado a longo prazo nas profundezas do oceano. Este processo envolve organismos microscópicos semelhantes a plantas chamados fitoplâncton, que passam pela fotossíntese exatamente como as plantas terrestres e podem ser vistas do espaço pela observação das mudanças na cor do oceano. Sua produtividade tem um impacto significativo no ciclo do carbono da Terra, o que, por sua vez, afeta o clima da Terra.

p "Este é o primeiro estudo abrangente da bomba de carbono biológico do oceano desde o estudo Joint Global Ocean Flux nas décadas de 1980 e 1990, "disse o líder científico da EXPORTS, David Siegel, da Universidade da Califórnia, Santa Barbara. "Nesse ínterim, obtivemos ferramentas avançadas de imagem microscópica, genômica, sensores químicos e ópticos robustos e robôs autônomos - um monte de coisas que não tínhamos naquela época, então podemos fazer perguntas muito mais difíceis e importantes. "Essas perguntas incluem quanto carbono orgânico está deixando a superfície do oceano, e que caminho percorre ao chegar às profundezas, onde pode ser sequestrado por longos períodos de tempo, de décadas a milhares de anos.

p Os cientistas sabem de três vias principais que transportam carbono da atmosfera e da parte superior do oceano para a "zona crepuscular" escura que fica 1, 500 m (640 pés) ou mais abaixo da superfície:1) a mistura e a circulação física do oceano podem transportar matéria orgânica suspensa para o interior do oceano, 2) as partículas podem afundar devido à gravidade, muitas vezes depois de passar pelas entranhas dos organismos, e 3) migrações verticais diárias de animais que se deslocam entre os níveis superior e inferior do oceano trazem carbono para o passeio.

p EXPORTS visa determinar quanto carbono é transportado por cada uma dessas vias, observando a bomba de carbono em dois ecossistemas oceânicos muito diferentes, com condições variadas. Os pesquisadores escolheram o norte do Pacífico e o norte do Atlântico porque eles estão nos extremos opostos do espectro de produtividade (ou seja, taxas de fotossíntese) e experimentam dois extremos opostos de processos físicos, como redemoinhos e correntes. O estudo de ambientes contrastantes fornecerá o máximo de percepção para a modelagem de futuros cenários climáticos.

p De acordo com Ivona Cetinić, cientista do projeto e oceanógrafo do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, o Pacífico Norte é semelhante a um deserto ou "prado simples" em terra. É pobre em nutrientes, neste caso, o ferro necessário para a fotossíntese, e experiências entre as poucas correntes redemoinhos encontradas nos oceanos globais. Portanto, o transporte de carbono para o oceano profundo é conduzido principalmente por pequenos animais, chamado zooplâncton, consumindo fitoplâncton microscópico semelhante a uma planta e, em seguida, excretando o carbono digerido para as profundezas abaixo.

p O fitoplâncton deriva na parte superior, camada do oceano iluminada pelo sol, onde podem converter o dióxido de carbono que vem da atmosfera em carbono orgânico. Quando as condições forem adequadas, como costuma acontecer na região do Atlântico Norte nesta época do ano, as populações de fitoplâncton crescem ou "florescem" tão rapidamente que podem ser vistas do espaço.

p O Atlântico Norte também apresenta fortes correntes que contrastam com as águas mais lentas do Pacífico Norte. Junto com aqueles, Siegel diz que eles prevêem pelo menos quatro dias de clima adverso durante a expedição de um mês.

p Mas os dados da EXPORTS não se aplicam apenas ao mar - também serão usados ​​para aprimorar a tecnologia de satélite. Cetinić trabalha com várias medições ópticas que vêm de satélites de cores do oceano, que medem a luz refletida da superfície do oceano em partes do espectro visível, o que conhecemos como as cores do arco-íris. Eles fornecem informações como medições da temperatura do oceano, salinidade, carbono e concentrações de um pigmento verde chamado clorofila. Contudo, as várias espécies de fitoplâncton ocupando diferentes partes do ecossistema e do ciclo do carbono produzem diferentes quantidades e tons de clorofila verde, criando nuances na cor do oceano que os atuais satélites da cor do oceano não podem "ver".

p Entre as instrumentações implantadas durante as EXPORTS estão altamente refinadas, e em alguns casos experimental, instrumentos ópticos para medir a cor do oceano que são semelhantes aos instrumentos que estarão a bordo dos futuros satélites da NASA. Os pesquisadores irão combinar essas medições de simulação de satélite com as observações detalhadas da comunidade fitoplanctônica de superfície - por meio da genômica, análise de imagens ou composição de pigmentos - bem como conhecimento de sua fisiologia para permitir que os satélites detectem a diversidade oceânica e, em última análise, seu papel no ciclo do carbono oceânico.

p A próxima geração desses satélites, Plâncton da NASA, Aerossol, Nuvem, missão do ecossistema oceânico (PACE), será hiperespectral, o que significa que será capaz de coletar dados em todo o espectro visível, e capturar informações além da parte visível, incluindo ultravioleta e infravermelho de ondas curtas.

p "O que vemos enquanto estamos no terreno nos dá uma compreensão de que tipo de informação precisaremos ver do espaço para capturar os processos críticos que queremos ser capazes de compreender melhor, "Cetinić disse." Isso impulsiona o desenvolvimento da tecnologia baseada no espaço. Em troca, os dados provenientes dos novos satélites de observação da Terra permitem aos cientistas, como os que participam de EXPORTS, ir e encontrar outras informações cruciais ou desenvolver novas técnicas para complementar o atual, ou até mesmo inspirar um novo, Satélite de observação da Terra. Essa interação perpétua de tecnologia e ciência, em última análise, beneficia toda a humanidade. "

p Após a campanha de trabalho de campo, uma fase adicional do EXPORTS se concentrará no uso dos dados coletados no Atlântico e no Pacífico para prever como serão as vias de transporte de carbono nos oceanos do futuro.

p "O que sabemos atualmente se limita ao que está acontecendo nos oceanos hoje, "disse Siegel." Com as mudanças climáticas em curso, visto não apenas no oceano, mas em todos os sistemas terrestres, precisamos ser capazes de prever o que vai acontecer em 2075, e ainda não temos essa compreensão preditiva. "

p Como tantas características de uma única fatia do oceano serão medidas ao mesmo tempo, os modelos de computador existentes terão um conjunto de dados rico e mais completo que descreve a bomba de carbono na qual basear as projeções do que pode acontecer no futuro próximo nas profundezas do oceano - e quais podem ser os impactos no ciclo do carbono.

p "É um conjunto de dados tão bom que alimentará pesquisas nas próximas décadas, "disse Cetinić.

p Tanto o PACE quanto o EXPORTS sofreram atrasos devido à pandemia de COVID-19. Agora, para garantir a segurança de cada indivíduo envolvido, uma quarentena de duas semanas foi necessária antes da navegação e protocolos de distanciamento social foram promulgados para a primeira semana a bordo dos navios. Siegel diz que a diversidade e dedicação dos membros da equipe, o apoio incomparável do Centro Nacional de Oceanografia do Reino Unido para garantir que os navios e a tripulação estejam prontos e seguros para navegar, o compromisso sustentado da sede da NASA, e muita sorte é o motivo de a campanha ainda poder ir adiante neste ano.